JP2022127753A - センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】安定した検出が可能なセンサを提供する。【解決手段】一実施形態によれば、センサは、第１センサ部を含む。第１センサ部は、第１対向電極、第１可動電極、第１層及び第１中間層を含む。第１可動電極は、第１方向において第１対向電極と第１層との間にある。第１中間層は、第１方向において、第１可動電極と、第１層の少なくとも一部と、の間にある。第１対向電極と第１可動電極との間に第１間隙が設けられる。第１対向電極と第１可動電極との間の距離は、第１センサ部の周りのガスの濃度に応じて変化する。第１層は、結晶を含む。第１中間層はアモルファスである。または、第１中間層における結晶性は、第１層における結晶性よりも低い。第１方向と交差する第２方向に沿う第１層の幅は、第２方向に沿う第１中間層の幅よりも広い。【選択図】図１
Description
本発明の実施形態は、センサに関する。
例えば、センサにおいて、安定した検出が望まれる。
実施形態は、安定した検出が可能なセンサを提供する。
実施形態によれば、センサは、第１センサ部を含む。前記第１センサ部は、第１対向電極、第１可動電極、第１層及び第１中間層を含む。前記第１可動電極は、第１方向において前記第１対向電極と前記第１層との間にある。前記第１中間層は、前記第１方向において、前記第１可動電極と、前記第１層の少なくとも一部と、の間にある。前記第１対向電極と前記第１可動電極との間に第１間隙が設けられる。前記第１対向電極と前記第１可動電極との間の距離は、前記第１センサ部の周りのガスの濃度に応じて変化する。前記第１層は、結晶を含む。前記第１中間層はアモルファスである。または、前記第１中間層における結晶性は、前記第１層における結晶性よりも低い。前記第１方向と交差する第２方向に沿う前記第１層の幅は、前記第２方向に沿う前記第１中間層の幅よりも広い。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１実施形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡ１－Ａ２線断面図である。図１（ｂ）は、平面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡ１－Ａ２線断面図である。図１（ｂ）は、平面図である。
図１（ａ）に示すように、実施形態に係るセンサ１１０は、第１センサ部１０Ａを含む。第１センサ部１０Ａは、第１対向電極１１Ｆ、第１可動電極１１Ｅ、第１層５１及び第１中間層５１Ｍを含む。第１可動電極１１Ｅは、第１方向において第１対向電極１１Ｆと第１層５１との間にある。
第１方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
第１中間層５１Ｍは、第１方向（Ｚ軸方向）において、第１可動電極１１Ｅと、第１層５１の少なくとも一部と、の間にある。
第１対向電極１１Ｆと第１可動電極１１Ｅとの間に第１間隙ｇ１が設けられる。図１（ａ）に示すように、第１対向電極１１Ｆの周りに絶縁部１１ｉが設けられても良い。第１可動電極１１Ｅの周りに絶縁部１１ｊが設けられても良い。絶縁部１１ｊの一部が、第１可動電極１１Ｅと第１中間層５１Ｍとの間に設けられる。
第１対向電極１１Ｆと第１可動電極１１Ｅとの間の距離ｄ１は、第１センサ部１０Ａの周りのガスの濃度に応じて変化する。距離ｄ１は、便宜的に絶縁部１１ｉと絶縁部１１ｊとの間の距離としても良い。センサ１１０は、例えば容量変化型センサである。
例えば、第１中間層５１Ｍ及び第１層５１を含む構造体５１Ｓは、第１センサ部１０Ａの周りの検出対象を吸着または取り込むことが可能である。検出対象は、例えば、元素、分子及びイオンよりなる群から選択された少なくとも１つを含んで良い。構造体５１Ｓが検出対象を吸着または取り込むと、構造体５１Ｓの体積が変化する。体積の変化に基づいて、第１可動電極１１Ｅが変形する。これにより、第１対向電極１１Ｆと第１可動電極１１Ｅとの間の距離ｄ１が変化する。距離ｄ１の変化に応じて、第１対向電極１１Ｆと第１可動電極１１Ｅとの間の電気容量が変化する。電気容量の変化に対応する電気的特性を検出することで、検出対象を検出できる。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、第１可動電極１１Ｅを含む可動部１１Ｐは、接続部１１Ｍを介して接続支持部１１Ｃに接続されても良い。接続支持部１１Ｃの一部が、接続部１１Ｍに接続される。接続支持部１１Ｃの別の一部が基体１７に接続される。
図１（ａ）に示すように、上記の第１中間層５１Ｍ及び第１層５１を含む構造体５１Ｓは、接続支持部１１Ｃに設けられても良い。検出対象に応じて構造体５１Ｓの体積が変化して、接続支持部１１Ｃの形状が変化しても良い。これにより、距離ｄ１が変化し、第１対向電極１１Ｆと第１可動電極１１Ｅとの間の電気容量が変化しても良い。センサ１１０は、例えば、ガスセンサである。
実施形態において、第１層５１は、結晶を含む。第１中間層５１Ｍはアモルファスである。または、第１中間層５１Ｍにおける結晶性は、第１層５１における結晶性よりも低い。
例えば、第１中間層５１Ｍは、第１層５１と比べて、検出対象以外の意図しない元素の影響を受けやすい。例えば、第１中間層５１Ｍにおいて、検出対象以外の意図しない元素により変化が生じやすい。第１層５１が設けられることで、例えば、意図しない元素に起因した第１中間層５１Ｍの変化が抑制できる。これにより、より安定した特性が維持できる。第１層５１は、例えば、保護層として機能して良い。
図１（ｂ）に示すように、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する第２方向に沿う第１層５１の幅を幅ｘ５１とする。第２方向は、例えば、Ｘ軸方向である。第２方向に沿う第１中間層５１Ｍの幅を幅ｘ５１Ｍとする。実施形態において、幅ｘ５１は、幅ｘ５１Ｍよりも広い。例えば、第１層５１の面積は第１中間層５１Ｍの面積よりも大きい。
実施形態においては、第１層５１は、より効果的に第１中間層５１Ｍを保護できる。第１中間層５１Ｍの内部の構造が意図しないで変化することが、より効果的に抑制できる。安定した検出が可能になる。実施形態によれば、安定した検出が可能なセンサを提供できる。
第１中間層５１Ｍの体積は、検出対象に起因して変化し易い。一方、第１層５１の体積は、変化し難い。第１中間層５１Ｍの上に、面積が大きい第１層５１が設けられることで、第１中間層５１Ｍの体積が変化したときの、可動部１１Ｐの変形が、面積が同じときに比べて、より大きくできる。より高い感度が得やすくなる。
図１（ｂ）に示すように、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する第２方向は、Ｙ軸方向でも良い。Ｙ軸方向に沿う第１層５１の幅を幅ｙ５１とする。Ｙ軸方向に沿う第１中間層５１Ｍの幅を幅ｙ５１Ｍとする。実施形態において、幅ｙ５１は、幅ｙ５１Ｍよりも広い。この場合も、例えば、第１層５１の面積は第１中間層５１Ｍの面積よりも大きい。
実施形態において、第１中間層５１Ｍは、例えば、Ｐｄ、Ｐｔ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素と、Ｓｉ、Ｐ及びＢよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第２元素と、を含む。検出対象が水素である場合に、大きな体積変化が安定して得やすい。
例えば、第１中間層５１Ｍは、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｆｅ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第３元素をさらに含んでも良い。アモルファス構造または低い結晶性が、より安定して得易くなる。
第１層５１は、Ｐｄ、Ｐｔ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第４元素を含む。
１つの例において、第１中間層５１Ｍは、Ｐｄ、Ｃｕ及びＳｉを含む合金を含む。第１層５１は、例えば、Ｐｄを含む。例えば、Ｐｄの触媒作用により、水素分子が水素原子に効率的に変化する。これにより、水素に起因した第１中間層５１Ｍの体積の変化がより効果的に生じる。
図１（ｂ）に示すように、第１対向電極１１Ｆは、導電層１１ｇなどにより、基体１７に設けられる端子部１１ｇＴと電気的に接続されて良い。第１可動電極１１Ｅは、導電層１１ｅ及び導電層１１ｆなどにより、基体１７に設けられる端子部１１ｅＴ及び端支部１１ｆＴとそれぞれ電気的に接続されて良い。
図１（ａ）に示すように、基体１７は、基板１７ａ、絶縁層１７ｉ及び絶縁支持層１７ｓを含んでも良い。基板１７ａは、例えばシリコン基板などで良い。絶縁層１７ｉは、例えば、酸化シリコンなどを含む。絶縁支持層１７ｓは、例えば窒化シリコンなどを含む。
図１（ａ）に示すように、基体１７の少なくとも一部（例えば絶縁層１７ｉ）と第１対向電極１１Ｆ（及び絶縁部１１ｉ）との間に間隙ｇ０が設けられても良い。加熱部の熱容量が下げられるため、低消費電力での加熱が可能となる。
図１（ａ）に示すように、第１センサ部１０Ａは、第１導電層１１ｈを含んでも良い。第１導電層１１ｈは、第１可動電極１１Ｅと第１中間層５１Ｍとの間に設けられる。第１可動電極１１Ｅと第１導電層１１ｈとの間に絶縁部１１ｉの一部が設けられる。第１導電層１１ｈと第１中間層５１Ｍとの間に絶縁部１１ｉの別の一部が設けられる。第１導電層１１ｈは、例えば、ヒータである。第１導電層１１ｈに供給される電流により第１導電層１１ｈの温度が上昇する。これにより、例えば、第１中間層５１Ｍに導入された検出対象が第１中間層５１Ｍから放出される。安定した検出特性が得易くなる。
例えば、第１導電層１１ｈにより、可動部１１Ｐの反りが調整されても良い。例えば、接続支持部１１Ｃに設けられる第１導電層１１ｈがヒータとして用いられ、可動部１１Ｐに設けられる第１導電層１１ｈにより可動部１１Ｐの反りが調整されても良い。
図２は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図２に示すように、実施形態に係るセンサ１１１において、第１層５１の形状がセンサ１１０におけるそれと異なる。センサ１１１におけるこれ以外の構成は、センサ１１０と同様で良い。
図２に示すように、実施形態に係るセンサ１１１において、第１層５１の形状がセンサ１１０におけるそれと異なる。センサ１１１におけるこれ以外の構成は、センサ１１０と同様で良い。
図２に示すように、第１中間層５１Ｍは、第１中間層側面５１Ｍｓを含む。第１中間層側面５１Ｍｓは、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する平面（Ｘ－Ｙ平面）と交差する。第１層５１の一部は、第２方向（例えばＸ軸方向）において、第１中間層側面５１Ｍｓと重なる。例えば、第１層５１の一部は、第２方向（例えばＸ軸方向）において、第１中間層側面５１Ｍｓの上側部分を覆う。第１中間層側面５１Ｍｓの一部は、第１層５１から露出する。
このような第１層５１により、第１中間層５１Ｍの特性がより安定になる。これにより、例えば、多くの検出対象を取り込むことが出来るようになる。例えば、第１中間層５１Ｍの体積変化が大きくなる。
例えば、第１中間層５１Ｍの上側部分は、第１層５１の２つの部分の間にある。第１中間層５１Ｍの体積が変化したときに、可動部１０Ｐの変形がより大きくできる。より高い感度が得易くなる。
（第２実施形態）
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第２実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図３（ａ）は、図３（ｂ）のＡ１－Ａ２線断面図である。図３（ｂ）は、平面図である。
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第２実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図３（ａ）は、図３（ｂ）のＡ１－Ａ２線断面図である。図３（ｂ）は、平面図である。
図３（ａ）に示すように、実施形態に係るセンサ１２０は、第２センサ部２０Ａを含む。第２センサ部２０Ａは、絶縁部材２０ｉ及び抵抗部材５２Ｒを含む。抵抗部材５２Ｒは、第２層５２及び第２中間層５２Ｍを含む。第２中間層５２Ｍは、第１方向（例えばＺ軸方向）において、絶縁部材２０ｉと、第２層５２の少なくとも一部と、の間に設けられる。抵抗部材５２Ｒの電気抵抗は、第２センサ部２０Ａの周りのガスの濃度に応じて変化する。
例えば、抵抗部材５２Ｒの表面などに検出対象が付着すると、抵抗部材５２Ｒの抵抗が変化する。例えば、検出対象が抵抗部材５２Ｒの表面に付着することで、抵抗部材５２Ｒの表面の化学的な性質が変化する。例えば、抵抗部材５２Ｒの表面及びその近傍におけるキャリア（例えば電子）の移動の特性が変化する。これにより、抵抗部材５２Ｒの電気抵抗が変化する。センサ１２０は、例えば抵抗変化型センサである。
例えば、第２層５２は、結晶を含む。第２中間層５２Ｍはアモルファスである。または、第２中間層５２Ｍにおける結晶性は、第２層５２における結晶性よりも低い。
図３（ａ）に示すように、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する第２方向に沿う第２層５２の幅を幅ｘ５２とする。第２方向は、例えば、Ｘ軸方向である。第２方向に沿う第２中間層５２Ｍの幅を幅ｘ５２Ｍとする。幅ｘ５２は、幅ｘ５２Ｍよりも広い。
第２層５２は、より効果的に第２中間層５２Ｍを保護できる。第２中間層５２Ｍの内部の構造が意図しないで変化することが、より効果的に抑制できる。
図３（ｂ）に示すように、抵抗部材５２Ｒは、ミアンダ構造を有しても良い。抵抗部材５２Ｒの幅は、狭い。これにより、抵抗部材５２Ｒにおける電気抵抗の変化が、実用的に使い易い範囲となる。抵抗部材５２Ｒの幅を小さく加工する際に、第２層５２の幅よりも第２中間層５２Ｍの幅を小さくすることで、抵抗部材５２Ｒの断面積をより安定して小さくできる。
図３（ｂ）に示すように、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する第２方向は、Ｙ軸方向でも良い。Ｙ軸方向に沿う第２層５２の幅を幅ｙ５２とする。Ｙ軸方向に沿う第２中間層５２Ｍの幅を幅ｙ５２Ｍとする。実施形態において、幅ｙ５２は、幅ｙ５２Ｍよりも広い。
第２中間層５２Ｍは、例えば、Ｐｄ、Ｐｔ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素と、Ｓｉ、Ｐ及びＢよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第２元素と、を含む。第２中間層５２Ｍは、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｆｅ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第３元素をさらに含んでも良い。第２層５２は、例えば、Ｐｄ、Ｐｔ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第４元素を含む。
例えば、第２層５２の体積抵抗率は、第２中間層５２Ｍの体積抵抗率よりも低くて良い。
例えば、第２層５２の厚さ（Ｚ軸方向に沿う長さ）は、例えば、０．１ｎｍ以上２００ｎｍ以下程度で良い。例えば、第２層５２の厚さ（Ｚ軸方向に沿う長さ）は、例えば、１原子列の厚さ以上である。第２層５２の厚さ（Ｚ軸方向に沿う長さ）は、例えば、２ｎｍ以上２００ｎｍ以下程度で良い。第２中間層５２Ｍの厚さ（Ｚ軸方向に沿う長さ）は、例えば、５０ｎｍ以上２μｍ以下程度で良い。第２層５２の幅ｘ５２は、例えば、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下程度で良い。抵抗部材５２Ｒの長さ（ミアンダ構造の場合は、電流経路に沿った長さ）は、例えば、１μｍ以上１０００μｍ以下程度で良い。第２中間層５２Ｍは、不連続な島状でも良い。
図４は、第２実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図４に示すように、実施形態に係るセンサ１２１において、第２層５２の形状がセンサ１２０におけるそれと異なる。センサ１２１におけるこれ以外の構成は、センサ１２０と同様で良い。
図４に示すように、実施形態に係るセンサ１２１において、第２層５２の形状がセンサ１２０におけるそれと異なる。センサ１２１におけるこれ以外の構成は、センサ１２０と同様で良い。
図４に示すように、第２中間層５２Ｍは、第２中間層側面５２Ｍｓを含む。第２中間層側面５２Ｍｓは、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する平面（Ｘ－Ｙ平面）と交差する。第２層５２の一部は、第２方向（例えばＸ軸方向）において、第２中間層側面５２Ｍｓと重なる。例えば、第２層５２の一部は、第２方向（例えばＸ軸方向）において、第２中間層側面５２Ｍｓの上側部分を覆う。第２中間層側面５２Ｍｓの一部は、第２層５１から露出する。このような第２層５２により、第２中間層５２Ｍの特性がより安定になる。
図５は、第２実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図５に示すように、実施形態に係るセンサ１２２においては、基体１７が設けられる。センサ１２２におけるこれ以外の構成は、センサ１２０またはセンサ１２１と同様で良い。
図５に示すように、実施形態に係るセンサ１２２においては、基体１７が設けられる。センサ１２２におけるこれ以外の構成は、センサ１２０またはセンサ１２１と同様で良い。
図５に示すように、第２センサ部２０Ａは、基体１７をさらに含む。基体１７から絶縁部材２０ｉへの方向は、第１方向（Ｚ軸方向）に沿う。例えば、基体１７と絶縁部材２０ｉとの間に第２間隙ｇ２が設けられて良い。例えば、熱などの影響が抑制できる。より安定した検出が可能になる。
基体１７は、基板１７ａ及び絶縁層１７ｉを含んでも良い。基板１７ａは、例えばシリコン基板などで良い。絶縁層１７ｉは、例えば、酸化シリコンなどを含む。
図６は、第２実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図６に示すように、実施形態に係るセンサ１２３において、第２導電層２１ｈが設けられる。センサ１２３におけるこれ以外の構成は、センサ１２０～１２２のいずれかと同様で良い。
図６に示すように、実施形態に係るセンサ１２３において、第２導電層２１ｈが設けられる。センサ１２３におけるこれ以外の構成は、センサ１２０～１２２のいずれかと同様で良い。
図６に示すように、第２センサ部２０Ａは、第２導電層２１ｈを含む。第２導電層２１ｈは、絶縁部材２０ｉの中に設けられる。第２導電層２１ｈと第２中間層５２Ｍとの間に絶縁部材２０ｉの一部が設けられる。第２導電層２１ｈは、例えば、ヒータである。第２導電層２１ｈに供給される電流により第２導電層２１ｈの温度が上昇する。これにより、例えば、抵抗部材５２Ｒに付着した検出対象が抵抗部材５２Ｒから離れる。より安定した検出特性が得易くなる。第２導電層２１ｈ及び第２間隙ｇ２が設けられる場合、第２導電層２１ｈによる熱が散逸することが抑制できる。効率的な加熱が容易になる。例えば、消費電力を小さくできる。
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図７に示すように、実施形態に係るセンサ１３０は、第１センサ部１０Ａに加えて第２センサ部２０Ａを含む。第１センサ部１０Ａは、第１実施形態に関して説明した構成を有して良い。第２センサ部２０Ａは、第２実施形態に関して説明した構成を有して良い。
図７は、第３実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図７に示すように、実施形態に係るセンサ１３０は、第１センサ部１０Ａに加えて第２センサ部２０Ａを含む。第１センサ部１０Ａは、第１実施形態に関して説明した構成を有して良い。第２センサ部２０Ａは、第２実施形態に関して説明した構成を有して良い。
センサ１３０は、基体１７を含んでも良い。基体１７の一部から第１センサ部１０Ａへの方向は、第１方向（Ｚ軸方向）に沿う。基体１７の別の一部から第２センサ部２０Ａへの方向は、第１方向に沿う。例えば、１つの基体１７の上に、第１センサ部１０Ａ及び第２センサ部２０Ａが設けられる。
例えば、第２センサ部２０Ａは、検出対象の濃度が低いときに、高い検出感度を有する。例えば、第１センサ部１０Ａは、検出対象の濃度が高いときに、高い検出感度を有する。これらの複数のセンサ部が設けられることで、例えば、広い濃度範囲の検出対象を検出できる。
例えば、第２中間層５２Ｍは、第１中間層５１Ｍに含まれる材料と同じ材料を含む。第２層５２は、第１層５１に含まれる材料と同じ材料を含む。同じ膜により、第１中間層５１Ｍ及び第２中間層５２Ｍが形成される。同じ膜により、第１層５１及び第２層５２が形成される。簡単なプロセスによりセンサ１３０を製造できる。
第１層５１及び第１中間層５１Ｍは、例えば、図１（ｂ）に例示した構成を有して良い。第２層５２及び第２中間層５２Ｍは、例えば、図３（ｂ）に例示した構成を有して良い。
例えば、第１層５１の幅ｘ５１は、第２層５２の幅ｘ５２よりも広い。第１中間層５１Ｍの幅ｘ５１Ｍは、第２中間層５２Ｍの幅ｘ５２Ｍよりも広い。第１センサ部１０Ａにおいては、広い面積の第１層５１及び第１中間層５１Ｍが設けられる。第２センサ部２０Ａにおいては、細い幅の第２層５２及び第２中間層５２Ｍが設けられる。大きな電気抵抗の変化が得やすい。実用的な範囲の電気抵抗が得やすい。
第１層５１の幅ｘ５１と第１中間層５１Ｍの幅ｘ５１Ｍとの第１差の第１層５１の幅ｘ５１に対する第１比は、（ｘ５１－ｘ５１Ｍ）／ｘ５１である。第２層５２の幅ｘ５２と第２中間層５２Ｍの幅ｘ５２Ｍとの第２差の第２層５２の幅ｘ５２に対する第２比は、（ｘ５２－ｘ５２Ｍ）／ｘ５２である。第１比は、第２比よりも低い。例えば、第１差（ｘ５１－ｘ５１Ｍ）は、第２差（ｘ５２－ｘ５２Ｍ）と実質的に同じでも良い。
第１センサ部１０Ａ及び第２センサ部２０Ａを同じプロセスで形成する際にこのような比の関係が得られる。
図８は、第３実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図８に示すように、実施形態に係るセンサ１３１においては、第２センサ部２０Ａにおいて、例えば、基体１７と絶縁部材２０ｉとの間に第２間隙ｇ２が設けられて良い。例えば、熱などの影響が抑制できる。より安定した検出が可能になる。
図８に示すように、実施形態に係るセンサ１３１においては、第２センサ部２０Ａにおいて、例えば、基体１７と絶縁部材２０ｉとの間に第２間隙ｇ２が設けられて良い。例えば、熱などの影響が抑制できる。より安定した検出が可能になる。
図９は、第３実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図９に示すように、実施形態に係るセンサ１３２においては、抵抗部材５２Ｒは、複数の領域を含む。複数の領域は、例えば、第１抵抗領域５２Ｒａ、第２抵抗領域５２Ｒｂ及び第３抵抗領域５２Ｒｃなどである。例えば、これらの複数の領域のそれぞれが、第２層５２及び第２中間層５２Ｍを含む。これらの複数の領域のそれぞれが、ミアンダ構造を有しても良い。
図９に示すように、実施形態に係るセンサ１３２においては、抵抗部材５２Ｒは、複数の領域を含む。複数の領域は、例えば、第１抵抗領域５２Ｒａ、第２抵抗領域５２Ｒｂ及び第３抵抗領域５２Ｒｃなどである。例えば、これらの複数の領域のそれぞれが、第２層５２及び第２中間層５２Ｍを含む。これらの複数の領域のそれぞれが、ミアンダ構造を有しても良い。
第１センサ部１０Ａから第１抵抗領域５２Ｒａへの方向は、第２方向（例えばＸ軸方向）に沿う。第１センサ部１０Ａから第２抵抗領域５２Ｒｂへの方向は、第３方向に沿う。第３方向は、第１方向及び第２方向を含む平面（Ｚ－Ｘ平面）と交差する。第３方向は、例えばＹ軸方向である。第１センサ部１０Ａから第３抵抗領域５２Ｒｃへの方向は、第３方向に沿う。
このような構成により、抵抗部材５２Ｒの長さが長くできる。これにより、実用的な抵抗の値が得やすくなる。例えば高い感度での検出が安定になる。
上記の第１層５１と第１中間層５１Ｍとにおける幅の関係、及び、第２層５２と第２中間層５２Ｍとにおける幅の関係は、例えば、オーバーエッチング技術により形成できる。例えば、第１中間層５１Ｍ及び第２中間層５２Ｍとなる下膜を形成し、その膜の上に、第１層５１及び第２層５２となる上膜を形成する。上膜の一部を除去した後に、下膜の一部を除去する。この際に、下膜がオーバーエッチングされる条件が適用される。これにより、幅の差が得られる。エッチングには、例えばウエットエッチングが適用できる。
実施形態において、第１センサ部１０Ａ及び第２センサ部２０Ａにより、例えば、１ｐｐｍ～２％の広い濃度範囲の水素を検出可能である。
実施形態は、以下の構成（例えば技術案）を含んで良い。
（構成１）
第１センサ部を備え、
前記第１センサ部は、第１対向電極、第１可動電極、第１層及び第１中間層を含み、
前記第１可動電極は、第１方向において前記第１対向電極と前記第１層との間にあり、
前記第１中間層は、前記第１方向において、前記第１可動電極と、前記第１層の少なくとも一部と、の間にあり、
前記第１対向電極と前記第１可動電極との間に第１間隙が設けられ、
前記第１対向電極と前記第１可動電極との間の距離は、前記第１センサ部の周りのガスの濃度に応じて変化し、
前記第１層は、結晶を含み、
前記第１中間層はアモルファスである、または、前記第１中間層における結晶性は、前記第１層における結晶性よりも低く、
前記第１方向と交差する第２方向に沿う前記第１層の幅は、前記第２方向に沿う前記第１中間層の幅よりも広い、センサ。
（構成１）
第１センサ部を備え、
前記第１センサ部は、第１対向電極、第１可動電極、第１層及び第１中間層を含み、
前記第１可動電極は、第１方向において前記第１対向電極と前記第１層との間にあり、
前記第１中間層は、前記第１方向において、前記第１可動電極と、前記第１層の少なくとも一部と、の間にあり、
前記第１対向電極と前記第１可動電極との間に第１間隙が設けられ、
前記第１対向電極と前記第１可動電極との間の距離は、前記第１センサ部の周りのガスの濃度に応じて変化し、
前記第１層は、結晶を含み、
前記第１中間層はアモルファスである、または、前記第１中間層における結晶性は、前記第１層における結晶性よりも低く、
前記第１方向と交差する第２方向に沿う前記第１層の幅は、前記第２方向に沿う前記第１中間層の幅よりも広い、センサ。
（構成２）
前記第１中間層は、
Ｐｄ、Ｐｔ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素と、
Ｓｉ、Ｐ及びＢよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第２元素と、
を含む、構成１記載のセンサ。
前記第１中間層は、
Ｐｄ、Ｐｔ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素と、
Ｓｉ、Ｐ及びＢよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第２元素と、
を含む、構成１記載のセンサ。
（構成３）
前記第１中間層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｆｅ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第３元素をさらに含む、構成２記載のセンサ。
前記第１中間層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｆｅ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第３元素をさらに含む、構成２記載のセンサ。
（構成４）
前記第１層は、Ｐｄ、Ｐｔ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第４元素を含む、構成１～３のいずれか１つに記載のセンサ。
前記第１層は、Ｐｄ、Ｐｔ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第４元素を含む、構成１～３のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成５）
前記第１中間層は、前記第１方向と交差する平面と交差する第１中間層側面を含み、
前記第１層の一部は、前記第２方向において前記第１中間層側面と重なる、構成１～４のいずか１つに記載のセンサ。
前記第１中間層は、前記第１方向と交差する平面と交差する第１中間層側面を含み、
前記第１層の一部は、前記第２方向において前記第１中間層側面と重なる、構成１～４のいずか１つに記載のセンサ。
（構成６）
前記第１中間層側面の一部は、前記第１層から露出する、構成５記載のセンサ。
前記第１中間層側面の一部は、前記第１層から露出する、構成５記載のセンサ。
（構成７）
第２センサ部をさらに備え、
前記第２センサ部は、絶縁部材と、抵抗部材と、を含み、
前記抵抗部材は、
第２層と、
前記第１方向において、前記絶縁部材と、前記第２層の少なくとも一部と、の間に設けられた第２中間層と、
を含み、
前記抵抗部材の電気抵抗は、前記第２センサ部の周りのガスの濃度に応じて変化し、
前記第２層は、結晶を含み、
前記第２中間層はアモルファスである、または、前記第２中間層における結晶性は、前記第２層における結晶性よりも低く、
前記第２方向に沿う前記第２層の幅は、前記第２方向に沿う前記第２中間層の幅よりも広い、構成１～６のいずれか１つに記載のセンサ。
第２センサ部をさらに備え、
前記第２センサ部は、絶縁部材と、抵抗部材と、を含み、
前記抵抗部材は、
第２層と、
前記第１方向において、前記絶縁部材と、前記第２層の少なくとも一部と、の間に設けられた第２中間層と、
を含み、
前記抵抗部材の電気抵抗は、前記第２センサ部の周りのガスの濃度に応じて変化し、
前記第２層は、結晶を含み、
前記第２中間層はアモルファスである、または、前記第２中間層における結晶性は、前記第２層における結晶性よりも低く、
前記第２方向に沿う前記第２層の幅は、前記第２方向に沿う前記第２中間層の幅よりも広い、構成１～６のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成８）
前記第２中間層は、前記第１中間層に含まれる材料と同じ材料を含み、前記第２層は、前記第１層に含まれる材料と同じ材料を含む、構成７記載のセンサ。
前記第２中間層は、前記第１中間層に含まれる材料と同じ材料を含み、前記第２層は、前記第１層に含まれる材料と同じ材料を含む、構成７記載のセンサ。
（構成９）
前記第１層の前記幅は、前記第２層の前記幅よりも広く、
前記第１中間層の前記幅は、前記第２中間層の前記幅よりも広く、
前記第１層の前記幅と前記第１中間層の前記幅との差の前記第１層の前記幅に対する比は、前記第２層の前記幅と前記第２中間層の前記幅との差の前記第２層の前記幅に対する比よりも低い、構成７または８に記載のセンサ。
前記第１層の前記幅は、前記第２層の前記幅よりも広く、
前記第１中間層の前記幅は、前記第２中間層の前記幅よりも広く、
前記第１層の前記幅と前記第１中間層の前記幅との差の前記第１層の前記幅に対する比は、前記第２層の前記幅と前記第２中間層の前記幅との差の前記第２層の前記幅に対する比よりも低い、構成７または８に記載のセンサ。
（構成１０）
基体をさらに備え、
前記基体の一部から前記第１センサ部への方向は、前記第１方向に沿い、
前記基体の別の一部から前記第２センサ部への方向は、前記第１方向に沿う、構成７～９のいずれか１つに記載のセンサ。
基体をさらに備え、
前記基体の一部から前記第１センサ部への方向は、前記第１方向に沿い、
前記基体の別の一部から前記第２センサ部への方向は、前記第１方向に沿う、構成７～９のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成１１）
前記基体の前記別の一部と、前記絶縁部材と、の間に第２間隙が設けられた、構成１００記載のセンサ。
前記基体の前記別の一部と、前記絶縁部材と、の間に第２間隙が設けられた、構成１００記載のセンサ。
（構成１２）
第２センサ部を備え、
前記第２センサ部は、絶縁部材と、抵抗部材と、を含み、
前記抵抗部材は、
第２層と、
第１方向において、前記絶縁部材と、前記第２層の少なくとも一部と、の間に設けられた第２中間層と、
を含み、
前記抵抗部材の電気抵抗は、前記第２センサ部の周りのガスの濃度に応じて変化し、
前記第２層は、結晶を含み、
前記第２中間層はアモルファスである、または、前記第２中間層における結晶性は、前記第２層における結晶性よりも低く、
前記第１方向と交差する第２方向に沿う前記第２層の幅は、前記第２方向に沿う前記第２中間層の幅よりも広い、センサ。
第２センサ部を備え、
前記第２センサ部は、絶縁部材と、抵抗部材と、を含み、
前記抵抗部材は、
第２層と、
第１方向において、前記絶縁部材と、前記第２層の少なくとも一部と、の間に設けられた第２中間層と、
を含み、
前記抵抗部材の電気抵抗は、前記第２センサ部の周りのガスの濃度に応じて変化し、
前記第２層は、結晶を含み、
前記第２中間層はアモルファスである、または、前記第２中間層における結晶性は、前記第２層における結晶性よりも低く、
前記第１方向と交差する第２方向に沿う前記第２層の幅は、前記第２方向に沿う前記第２中間層の幅よりも広い、センサ。
（構成１３）
前記第２中間層は、
Ｐｄ、Ｐｔ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素と、
Ｓｉ、Ｐ及びＢよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第２元素と、
を含む、構成１２記載のセンサ。
前記第２中間層は、
Ｐｄ、Ｐｔ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素と、
Ｓｉ、Ｐ及びＢよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第２元素と、
を含む、構成１２記載のセンサ。
（構成１４）
前記第２中間層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｆｅ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第３元素をさらに含む、構成１３記載のセンサ。
前記第２中間層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｆｅ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第３元素をさらに含む、構成１３記載のセンサ。
（構成１５）
前記第２層は、Ｐｄ、Ｐｔ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第４元素を含む、構成１２～１４のいずれか１つに記載のセンサ。
前記第２層は、Ｐｄ、Ｐｔ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第４元素を含む、構成１２～１４のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成１６）
前記第２センサ部は、基体をさらに含み、
前記基体から前記絶縁部材への方向は、前記第１方向に沿い、
前記基体と前記絶縁部材との間に第２間隙が設けられた、構成１２～１５のいずれか１つに記載のセンサ。
前記第２センサ部は、基体をさらに含み、
前記基体から前記絶縁部材への方向は、前記第１方向に沿い、
前記基体と前記絶縁部材との間に第２間隙が設けられた、構成１２～１５のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成１７）
前記第２中間層は、前記第１方向と交差する前記平面と交差する第２中間層側面を含み、
前記第２層の一部は、前記第２方向において前記第２中間層側面と重なる、構成７～１６のいずか１つに記載のセンサ。
前記第２中間層は、前記第１方向と交差する前記平面と交差する第２中間層側面を含み、
前記第２層の一部は、前記第２方向において前記第２中間層側面と重なる、構成７～１６のいずか１つに記載のセンサ。
（構成１８）
前記第２中間層側面の一部は、前記第２層から露出する、構成１７記載のセンサ。
前記第２中間層側面の一部は、前記第２層から露出する、構成１７記載のセンサ。
（構成１９）
前記第２センサ部は、前記絶縁部材の中に設けられた第２導電層を含む、構成７～１８のいずれか１つに記載のセンサ。
前記第２センサ部は、前記絶縁部材の中に設けられた第２導電層を含む、構成７～１８のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成２０）
前記抵抗部材は、第１抵抗領域と、第２抵抗領域と、を含み、
前記第１センサ部から前記第１抵抗領域への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第１センサ部から前記第２抵抗領域への方向は、第３方向に沿い、前記第３方向は、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差した、構成７～１９のいずれか１つに記載のセンサ。
前記抵抗部材は、第１抵抗領域と、第２抵抗領域と、を含み、
前記第１センサ部から前記第１抵抗領域への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第１センサ部から前記第２抵抗領域への方向は、第３方向に沿い、前記第３方向は、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差した、構成７～１９のいずれか１つに記載のセンサ。
実施形態によれば、安定した検出が可能なセンサを提供できる。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、センサに含まれるセンサ部、電極、層、中間層、及び抵抗部材などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述したセンサを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのセンサも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０Ａ…第１センサ部、 １１Ｃ…接続支持部、 １１Ｅ…第１可動電極、 １１Ｆ…第１対向電極、 １１Ｍ…接続部、 １１Ｐ可動部、 １１ｅ、１１ｆ、１１ｇ…導電層、 １１ｅＴ、１１ｆＴ、１１ｇＴ…端子部、 １１ｈ…第１導電層、 １１ｉ、１１ｊ…絶縁部、 １７…基体、 １７ａ…基板、 １７ｉ…絶縁層、 １７ｓ…絶縁支持層、 ２０Ａ…第２センサ部、 ２０ｉ…絶縁部材、 ２２ｈ…第２導電層、 ５１、５２…第１、第２層、 ５１Ｍ、５２Ｍ…第１、第２中間層、 ５１Ｍｓ、５２Ｍｓ…第１、第２中間層側面、 ５１Ｓ…構造体、 ５２Ｒ…抵抗部材、 ５２Ｒａ～５２Ｒｃ…第１～第３抵抗領域、 １１、１１１、１２０～１２３、１３０～１３２…センサ、 ｄ１…距離、 ｇ０…間隙、 ｇ１、ｇ２…第１、第２間隙、 ｘ５１、ｘ５１Ｍ、ｘ５２、ｘ５２Ｍ…幅、 ｙ５１、ｙ５１Ｍ、ｙ５２、ｙ５２Ｍ…幅
Claims (9)
- 第１センサ部を備え、
前記第１センサ部は、第１対向電極、第１可動電極、第１層及び第１中間層を含み、
前記第１可動電極は、第１方向において前記第１対向電極と前記第１層との間にあり、
前記第１中間層は、前記第１方向において、前記第１可動電極と、前記第１層の少なくとも一部と、の間にあり、
前記第１対向電極と前記第１可動電極との間に第１間隙が設けられ、
前記第１対向電極と前記第１可動電極との間の距離は、前記第１センサ部の周りのガスの濃度に応じて変化し、
前記第１層は、結晶を含み、
前記第１中間層はアモルファスである、または、前記第１中間層における結晶性は、前記第１層における結晶性よりも低く、
前記第１方向と交差する第２方向に沿う前記第１層の幅は、前記第２方向に沿う前記第１中間層の幅よりも広い、センサ。 - 前記第１中間層は、
Ｐｄ、Ｐｔ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素と、
Ｓｉ、Ｐ及びＢよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第２元素と、
を含む、請求項１記載のセンサ。 - 前記第１中間層は、前記第１方向と交差する平面と交差する第１中間層側面を含み、
前記第１層の一部は、前記第２方向において前記第１中間層側面と重なる、請求項１または２に記載のセンサ。 - 第２センサ部をさらに備え、
前記第２センサ部は、絶縁部材と、抵抗部材と、を含み、
前記抵抗部材は、
第２層と、
前記第１方向において、前記絶縁部材と、前記第２層の少なくとも一部と、の間に設けられた第２中間層と、
を含み、
前記抵抗部材の電気抵抗は、前記第２センサ部の周りのガスの濃度に応じて変化し、
前記第２層は、結晶を含み、
前記第２中間層はアモルファスである、または、前記第２中間層における結晶性は、前記第２層における結晶性よりも低く、
前記第２方向に沿う前記第２層の幅は、前記第２方向に沿う前記第２中間層の幅よりも広い、請求項１～３のいずれか１つに記載のセンサ。 - 前記第２中間層は、前記第１中間層に含まれる材料と同じ材料を含み、前記第２層は、前記第１層に含まれる材料と同じ材料を含む、請求項４記載のセンサ。
- 前記第１層の前記幅は、前記第２層の前記幅よりも広く、
前記第１中間層の前記幅は、前記第２中間層の前記幅よりも広く、
前記第１層の前記幅と前記第１中間層の前記幅との差の前記第１層の前記幅に対する比は、前記第２層の前記幅と前記第２中間層の前記幅との差の前記第２層の前記幅に対する比よりも低い、請求項４または５に記載のセンサ。 - 第２センサ部を備え、
前記第２センサ部は、絶縁部材と、抵抗部材と、を含み、
前記抵抗部材は、
第２層と、
第１方向において、前記絶縁部材と、前記第２層の少なくとも一部と、の間に設けられた第２中間層と、
を含み、
前記抵抗部材の電気抵抗は、前記第２センサ部の周りのガスの濃度に応じて変化し、
前記第２層は、結晶を含み、
前記第２中間層はアモルファスである、または、前記第２中間層における結晶性は、前記第２層における結晶性よりも低く、
前記第１方向と交差する第２方向に沿う前記第２層の幅は、前記第２方向に沿う前記第２中間層の幅よりも広い、センサ。 - 前記第２中間層は、前記第１方向と交差する前記平面と交差する第２中間層側面を含み、
前記第２層の一部は、前記第２方向において前記第２中間層側面と重なる、請求項４～７のいずか１つに記載のセンサ。 - 前記抵抗部材は、第１抵抗領域と、第２抵抗領域と、を含み、
前記第１センサ部から前記第１抵抗領域への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第１センサ部から前記第２抵抗領域への方向は、第３方向に沿い、前記第３方向は、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差した、請求項４～８のいずれか１つに記載のセンサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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